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//  main.c
//  C_Study
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/*
 *霍夫曼树
 */

#include "types.h"

typedef struct
{
	unsigned int weight;
	unsigned int parent,lchild,rchild;
}HTNode,*HuffmanTree; /* 动态分配数组存储赫夫曼树 */

typedef char **HuffmanCode; /* 动态分配数组存储赫夫曼编码表 */


int min1(HuffmanTree t,int i)
{ /* 返回i个结点中权值最小的树的根结点序号，函数select()调用 */
	int j,flag;
	unsigned int k=UINT_MAX; /* 取k为不小于可能的值(无符号整型最大值) */
	for(j=1;j<=i;j++)
		if(t[j].weight<k&&t[j].parent==0) /* t[j]是树的根结点 */
			k=t[j].weight,flag=j;
	t[flag].parent=1; /* 给选中的根结点的双亲赋1，避免第2次查找该结点 */
	return flag;
}

void h_select(HuffmanTree t,int i,int *s1,int *s2)
{ /* 在i个结点中选择2个权值最小的树的根结点序号，s1为其中序号小的那个 */
	int j;
	*s1=min1(t,i);
	*s2=min1(t,i);
	if(*s1>*s2)
	{
		j=*s1;
		*s1=*s2;
		*s2=j;
	}
}

void HuffmanCoding(HuffmanTree *HT,HuffmanCode *HC,int *w,int n) /* 算法6.12 */
{ /* w存放n个字符的权值(均>0)，构造赫夫曼树HT，并求出n个字符的赫夫曼编码HC */
	int m,i,s1,s2,start;
	unsigned c,f;
	HuffmanTree p;
	char *cd;
	if(n<=1)
		return;
	m=2*n-1;
	*HT=(HuffmanTree)malloc((m+1)*sizeof(HTNode)); /* 0号单元未用 */
	for(p=*HT+1,i=1;i<=n;++i,++p,++w)
	{
		(*p).weight=*w;
		(*p).parent=0;
		(*p).lchild=0;
		(*p).rchild=0;
	}
	for(;i<=m;++i,++p)
		(*p).parent=0;
	for(i=n+1;i<=m;++i) /* 建赫夫曼树 */
	{ /* 在HT[1～i-1]中选择parent为0且weight最小的两个结点，其序号分别为s1和s2 */
		h_select(*HT,i-1,&s1,&s2);
		(*HT)[s1].parent=(*HT)[s2].parent=i;
		(*HT)[i].lchild=s1;
		(*HT)[i].rchild=s2;
		(*HT)[i].weight=(*HT)[s1].weight+(*HT)[s2].weight;
	}
	/* 从叶子到根逆向求每个字符的赫夫曼编码 */
	*HC=(HuffmanCode)malloc((n+1)*sizeof(char*));
	/* 分配n个字符编码的头指针向量([0]不用) */
	cd=(char*)malloc(n*sizeof(char)); /* 分配求编码的工作空间 */
	cd[n-1]='\0'; /* 编码结束符 */
	for(i=1;i<=n;i++)
	{ /* 逐个字符求赫夫曼编码 */
		start=n-1; /* 编码结束符位置 */
		for(c=i,f=(*HT)[i].parent;f!=0;c=f,f=(*HT)[f].parent)
		/* 从叶子到根逆向求编码 */
			if((*HT)[f].lchild==c)
				cd[--start]='0';
			else
				cd[--start]='1';
		(*HC)[i]=(char*)malloc((n-start)*sizeof(char));
		/* 为第i个字符编码分配空间 */
		strcpy((*HC)[i],&cd[start]); /* 从cd复制编码(串)到HC */
	}
	free(cd); /* 释放工作空间 */
}



/**********************************/
/* @main函数                       */
/**********************************/
int main(int argc, const char * argv[])
{
	HuffmanTree HT;
	HuffmanCode HC;
	int *w,n,i;
	printf("请输入权值的个数(>1): ");
	scanf("%d",&n);
	w=(int*)malloc(n*sizeof(int));
	printf("请依次输入%d个权值(整型):\n",n);
	for(i=0;i<=n-1;i++)
		scanf("%d",w+i);
	HuffmanCoding(&HT,&HC,w,n);
	for(i=1;i<=n;i++)
		puts(HC[i]);
	
	return 0;
}

